MADRID, 3 (EUROPA PRESS)
Aunque el brillo de una galaxia suele estar determinado por su masa, los nuevos hallazgos de astrofísicos liderados por la Universidad de Northwestern sugieren que las galaxias menos masivas pueden destellar con el mismo brillo a partir de estallidos irregulares y brillantes de formación estelar.
Este hallazgo no sólo explica por qué las galaxias jóvenes parecen engañosamente masivas, sino que también encaja dentro del modelo estándar de cosmología, según los autores, cuya investigación se publica en The Astrophysical Journal Letters.
"El descubrimiento de estas galaxias fue una gran sorpresa porque eran sustancialmente más brillantes de lo previsto", dijo Claude-André Faucher-Giguère, autor principal del estudio de Northwestern.
"Normalmente, una galaxia es brillante porque es grande. Pero como estas galaxias se formaron en el amanecer cósmico, no ha pasado suficiente tiempo desde el Big Bang. ¿Cómo pudieron estas galaxias masivas ensamblarse tan rápidamente? Nuestras simulaciones muestran que las galaxias no tienen problemas para formar este brillo durante el amanecer cósmico."
"La clave es reproducir una cantidad suficiente de luz en un sistema en un corto período de tiempo", añadió Guochao Sun, quien dirigió el estudio. "Eso puede suceder porque el sistema es realmente masivo o porque tiene la capacidad de producir mucha luz rápidamente. En el último caso, un sistema no necesita ser tan masivo. Si la formación de estrellas ocurre en ráfagas, "Emiten destellos de luz. Por eso vemos varias galaxias muy brillantes".
Faucher-Giguère es profesor asociado de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y miembro del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA). Sun es becario postdoctoral CIERA en Northwestern.
NUEVAS SIMULACIONES
En el nuevo estudio, Sun, Faucher-Giguère y su equipo utilizaron simulaciones informáticas avanzadas para modelar cómo se formaron las galaxias inmediatamente después del Big Bang. Las simulaciones produjeron galaxias del amanecer cósmico que eran tan brillantes como las observadas por el JWST. Las simulaciones son parte del proyecto Feedback of Relativistic Environments (FIRE), que Faucher-Giguère cofundó con colaboradores del Instituto de Tecnología de California, la Universidad de Princeton y la Universidad de California en San Diego.
Las simulaciones de FIRE combinan teoría astrofísica y algoritmos avanzados para modelar la formación de galaxias. Los modelos permiten a los investigadores investigar cómo se forman, crecen y cambian de forma las galaxias, al mismo tiempo que tienen en cuenta la energía, la masa, el momento y los elementos químicos que regresan de las estrellas.
Cuando Sun, Faucher-Giguère y su equipo realizaron las simulaciones para modelar las primeras galaxias formadas en el amanecer cósmico, descubrieron que las estrellas se formaban en ráfagas, un concepto conocido como "formación estelar en ráfagas". En galaxias masivas como la Vía Láctea, las estrellas se forman a un ritmo constante y el número de estrellas aumenta gradualmente con el tiempo. Pero la llamada formación estelar en ráfagas ocurre cuando las estrellas se forman en un patrón alterno: muchas estrellas a la vez, seguidas de millones de años de muy pocas estrellas nuevas y luego muchas estrellas nuevamente.
"La formación de estrellas en ráfagas es especialmente común en galaxias de baja masa", dijo Faucher-Giguère. "Los detalles de por qué sucede esto todavía son objeto de investigación en curso. Pero lo que creemos que sucede es que se forma una explosión de estrellas y luego, unos millones de años más tarde, esas estrellas explotan como supernovas. El gas es expulsado y luego vuelve a caer para formar nuevas estrellas, impulsando el ciclo de formación estelar".
"Pero cuando las galaxias se vuelven lo suficientemente masivas, tienen una gravedad mucho más fuerte. Cuando las supernovas explotan, no son lo suficientemente fuertes como para expulsar gas del sistema. La gravedad mantiene unida a la galaxia y la lleva a un estado estable".
Las simulaciones también pudieron producir la misma abundancia de galaxias brillantes que reveló el JWST. En otras palabras, el número de galaxias brillantes predichas por las simulaciones coincide con el número de galaxias brillantes observadas.
Aunque otros astrofísicos han planteado la hipótesis de que la formación de estrellas en ráfagas podría ser responsable del brillo inusual de las galaxias en el amanecer cósmico, los investigadores de Northwestern son los primeros en utilizar simulaciones informáticas detalladas para demostrar que es posible. Y pudieron hacerlo sin agregar nuevos factores que no estén alineados con nuestro modelo estándar del universo, destaca la universidad en un comunicado.
